Feedback από brush DC μοτέρ

[kpap]

Τις τελευταίες μέρες ψάχνω μια λύση σε ένα πρόβλημα που έχω, αλλά δεν βγάζω εύκολα άκρη, οπότε αν έχει κανείς κάποια ιδέα ή λύση θα με βοηθούσε πολύ.

Το πρόβλημα είναι ότι οδηγώ με PWM ένα DC μοτέρ με καρβουνάκια (ένα μικρό μοτέρ οδοντοτεχνιτών 35000 RPM), αλλά θα ήθελα να μπορώ να παίρνω feedback για τις στροφές με τις οποίες γυρνάει ανα πάσα στιγμή. Το feedback δεν είναι απαραίτητο να είναι ακριβές, μια χοντρική εκτίμηση των στροφών θα αρκεί, απλά θέλω να μπορώ να έχω την πληροφορία αν κάποια στιγμή φρενάρει πολύ ή σταματήσει, ώστε η υπόλοιπη κατασκευή να αντιδρά ανάλογα.

Δυστυχώς δεν έχω τη δυνατότητα να βάλω κάποιο encoder ή κάτι παρόμοιο γιατί, όπως φαίνεται και στη φωτογραφία, παίρνει κατευθείαν το εργαλείο στο collet του.

micromotor.png

Η μόνη σκέψη που έχω κάνει μέχρι στιγμής είναι να μετράω το ρεύμα του αν υπερβεί κάποια τιμή.
Βρήκα επίσης αυτό εδώ: http://www.acroname.com/robotics/inf.../back-emf.html, το οποίο ίσως να μπορεί να προσφέρει κάποια λύση και το ψάχνω λιγάκι. Το πρόβλημα αυτής της λύσης είναι ότι το μοτέρ δεν μπορεί να δουλέψει σε πλήρη ισχύ, γιατί αναγκαστικά θα πρέπει να παύει να τροφοδοτείται για μικρά χρονικά διαστήματα για να γίνεται η μέτρηση.

Καμιά ιδέα;

[FILMAN]

Μπορείς να μετράς την τάση στα άκρα του κατά τη διάρκεια της παύσης των παλμών PWM. Για να μπορείς να έχεις την ονομαστική απόδοση ισχύος θα πρέπει να ανεβάσεις την τάση τροφοδοσίας του κυκλώματος ώστε να μην απαιτείται 100% duty cycle στη μέγιστη ισχύ για να έχεις ακόμα κι εκεί χρόνο να μετράς.

[kpap]

Φίλιππε, η αλήθεια είναι ότι μου πέρασε από το μυαλό, αλλά δεν ήξερα αν είναι εφαρμόσιμο στα 20KHz. Ούτε πως να το κάνω εξάλλου, αλλά αυτό είναι δευτερεύον. Κυρίως με απέτρεψε αυτό που γράφουν στη σελίδα που έβαλα πιο πάνω:

Finally, we see what the 3/4 speed case might look like when the motor is under load. Since the motor has a great deal of current developing a large induction in the windings when it is under load, the inductive spike is bigger and the stable Back-EMF region takes longer to achieve as this larger induction must be dumped from the windings first before the Back-EMF region stabilizes. Proper tuning of the latency before taking the measurement is important to minimize the measurement gap while allowing enough time for stable Back-EMF measurement.

Αυτό που είπες επίσης για την αύξηση της τάσης τροφοδοσίας μου δημιούργησε απορία. Πως μπορεί κανείς να υπολογίσει τα ασφαλή όρια για κάτι τέτοιο; Με το να μην ξεπεράσει τη μέση ονομαστική ισχύ ας πούμε; Για παράδειγμα, αν το μοτέρ δουλεύει στα 24V κανονικά, μπορείς να το τροφοδοτήσεις με 48V και 50% duty cycle;

[FILMAN]

Αυτό που είπες επίσης για την αύξηση της τάσης τροφοδοσίας μου δημιούργησε απορία. Πως μπορεί κανείς να υπολογίσει τα ασφαλή όρια για κάτι τέτοιο; Με το να μην ξεπεράσει τη μέση ονομαστική ισχύ ας πούμε; Για παράδειγμα, αν το μοτέρ δουλεύει στα 24V κανονικά, μπορείς να το τροφοδοτήσεις με 48V και 50% duty cycle;

Ακριβώς.
Αν βάλεις ένα παλμογράφο στα άκρα του μοτέρ θα δεις αυτή τη μεταβλητή DC στάθμη που υπάρχει στο space των παλμών PWM και που είναι ανάλογη των στροφών. Με ένα κύκλωμα sample & hold μπορείς να την δειγματοληπτείς και να τη χρησιμοποιήσεις για να κάνεις σταθεροποίηση στροφών.

[minusplus]

Κώστα τη μέτρηση τη θές για σταθεροποίηση/μέτρηση στροφών ή για προστασία του μοτέρ κ του υπόλοιπου κυκλώματος?

edit:Αν είναι για σταθεροποίηση/μέτρηση στροφών θα συμφωνήσω με το Φίλιππο να μετράς αναλογικά τη τάση στο διάστημα του λογικού "0", αν είναι για προστασία μετρά καλύτερα το ρεύμα.

[Mihos]

Για brushed μοτέρ υπάρχει και μία άλλη μέθοδος, αλλά δεν την έχω εφαρμόσει ποτέ για να δω τα αποτελέσματα.

Μετράς τη συχνότητα των spikes που δημιουργούνται όταν γίνεται μεταγωγή ψήκτρας. Περνάς δηλαδή τη τάση του μοτέρ από ένα υψηπερατό φίλτρο και μετά έναν συγκριτική και στην έξοδο του συγκριτή παίρνεις παλμούς κάθε φορά που γίνεται μεταγωγή ψήκτρας. Αν πχ έχεις ένα διπολικό μοτέρ κάθε δύο παλμούς έχεις μία στροφή. Τώρα δεν ξέρω κατά πόσο αυτό μπορεί να συνδιαστεί και με PWM αφού με το PWM η τάση είναι έτσι κι αλλιώς "πεταχτούλα".

Δες και εδώ.

[FILMAN]

Για brushed μοτέρ υπάρχει και μία άλλη μέθοδος, αλλά δεν την έχω εφαρμόσει ποτέ για να δω τα αποτελέσματα.

Μετράς τη συχνότητα των spikes που δημιουργούνται όταν γίνεται μεταγωγή ψήκτρας. Περνάς δηλαδή τη τάση του μοτέρ από ένα υψηπερατό φίλτρο και μετά έναν συγκριτική και στην έξοδο του συγκριτή παίρνεις παλμούς κάθε φορά που γίνεται μεταγωγή ψήκτρας. Αν πχ έχεις ένα διπολικό μοτέρ κάθε δύο παλμούς έχεις μία στροφή. Τώρα δεν ξέρω κατά πόσο αυτό μπορεί να συνδιαστεί και με PWM αφού με το PWM η τάση είναι έτσι κι αλλιώς "πεταχτούλα".

Δες και εδώ.

Πάντως το βρίσκω κι αυτό έξυπνο!

[minusplus]

Μετράς τη συχνότητα των spikes που δημιουργούνται όταν γίνεται μεταγωγή ψήκτρας.

Μπορείς κ λίγο πιο "μπακαλίστικα" με μικροφωνάκι υψηλοπερατό.
Άλλη μια υπόθεση είναι, με μία δίοδο αντιπαράλληλα στο μοτέρ μπορεί να μπορείς να πάρεις το αναστρέφον ρεύμα στη διάρκεια του "0" (ίσως να είναι μετρήσιμο αναλογικά). Διορθώστε με αν κάνω λάθος.
Πολύ ενδιαφέρον θέμα...

[kpap]

Κώστα τη μέτρηση τη θές για σταθεροποίηση/μέτρηση στροφών ή για προστασία του μοτέρ κ του υπόλοιπου κυκλώματος?

edit:Αν είναι για σταθεροποίηση/μέτρηση στροφών θα συμφωνήσω με το Φίλιππο να μετράς αναλογικά τη τάση στο διάστημα του λογικού "0", αν είναι για προστασία μετρά καλύτερα το ρεύμα.

Δημήτρη πρέπει μάλλον να εξηγήσω την κατασκευή καλύτερα ..

Η κατασκευή λοιπόν αφορά ένα πολύ μικρό cnc router. Στο πρόγραμμα που οδηγεί το cnc έχω τη δυνατότητα να κάνω emergency stop αν κάτι πάει στραβά, όπως και το κάνει μόνο του ήδη αν κάποιος άξονας περάσει κάποια όρια σφάλματος, π.χ.
Επειδή το μοτέρ για το οποίο μιλάμε - που οδηγεί το κοπτικό εργαλείο - είναι πολύ μικρής ροπής και ισχύος, θέλω να έχω μια επιπλέον ασφάλεια. Αν φρενάρει πολύ η σταματήσει λόγω υπερβολικού φορτίου να βγάζω το μηχάνημα σε emergency stop για να προστατέψω τα πάντα, μοτέρ, μηχανικό σύστημα (το οποίο θα ζοριστεί γιατί θα προσπαθεί να κινήσει ένα μοτέρ που δεν κόβει πια αλλά έχει φρακάρει κάπου), κοπτικό εργαλείο, το κομμάτι υπό κατεργασία κλπ.

Φίλιππε και Μιχάλη, θα βάλω το μοτέρ στον παλμογράφο να δω τι βλέπω και θα προσπαθήσω να καταλάβω λίγο καλύτερα το σκηνικό. Και επανέρχομαι.

[Mihos]

Για τη συγκεκριμένη εφαρμογή πιστεύω ότι είναι αρκετό να μετράς το ρεύμα και να σταματάς τη λειτουργία μόλις το ρεύμα ξεπεράσει κάποιο προκαθορισμένο όριο...